摘要近年來隨著計(jì)算機(jī)在社會領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷的走向深入。但是在由單片機(jī)構(gòu)成的實(shí)際測控系統(tǒng)中，最小應(yīng)用系統(tǒng)往往不能滿足要求，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首先要解決系統(tǒng)擴(kuò)展問題。單片機(jī)擴(kuò)展通常是借助外部器件對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。本文主要研究了采用可編程多功能擴(kuò)展芯片INTEL8155擴(kuò)展單片機(jī)I/O口。把單片機(jī)作為一個核心部件，設(shè)計(jì)單片機(jī)與8155的接口，并實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管三位數(shù)字的顯示。本文的主要內(nèi)容有單片機(jī)的概述，設(shè)計(jì)的意義，核心器件INTEL8155芯片、80C51單片機(jī)、數(shù)碼管的介紹，單元電路模塊，設(shè)計(jì)原理圖及流程圖，軟件編程設(shè)計(jì)以及最后的結(jié)果和個人在整個設(shè)計(jì)前后的心得體會。關(guān)鍵詞單片機(jī)，8155，數(shù)碼管，動態(tài)顯示。ABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFCOMPUTERPENETRATIONINTHESOCIALFIELDANDLSIINRECENTYEARS,THEAPPLICATIONOFMCUISCONSTANTLYDEEPENINGBUTINTHEACTUALMEASUREMENTANDCONTROLSYSTEMCONSTITUTEDBYTHEMICROCONTROLLER,THESMALLESTAPPLICATIONSSYSTEMOFTENCANNOTMEETTHEREQUIREMENTS,SOWEHAVETOSOLVETHESYSTEMEXPANSIONTHEMICROPROCESSORUSUALLYUSEANEXTERNALDEVICETORELIZETHEEXPANSIONOFTHESYSTEMADOPTINGINTEL8155WHICHISAKINDOFPROGRAMMABLEMULTIFUNCTIONEXPANSIONCHIP,THISPAPERSTUDIESTHEEXPANSIONOFMCUPARALLELI/OPORTMCUACTASACORECOMPONENT,WEHAVEDESIGNEDTHE8155CHIPINTERFACETORELIZETHREEDIGITALDISPLAYONLEDNUMERICALCODETUBETHEMAINCONTENTOFTHISPAPERAREMICROCONTROLLEROVERVIEWOFTHESIGNIFICANCEOFTHEDESIGN,THECOREOFTHEDEVICEINTEL815580C51MICROCONTROLLER,THEINTRODUCTIONOFLEDNUMERICALCODETUBE,THEUNITCIRCUITMODULE,DESIGNSCHEMATICSANDFLOWCHARTS,SOFTWAREPROGRAMMINGDESIGN,THEFINALRESULTSANDINDIVIDUALFEELINGSANDEXPERIENCESTHROUGHOUTTHEDESIGNKEYWORDSMCU,8155,LEDNUMERICALCODETUBE,DYNAMICDISPLAY目錄1緒論111單片機(jī)概述112課題研究背景及意義213設(shè)計(jì)任務(wù)32核心器件基本結(jié)構(gòu)與工作原理42180C51單片機(jī)422帶RAM和計(jì)數(shù)器的可編程并行I/O擴(kuò)展接口81556221結(jié)構(gòu)和引腳62228155命令和狀態(tài)字82238155定時(shí)器/計(jì)數(shù)器12224MCS51和8155的接口方法1323LED顯示器接口14231LED顯示器的工作原理15232LED顯示器的顯示方式163硬件設(shè)計(jì)1931元器件列表1932單元電路模塊設(shè)計(jì)21321單片機(jī)21322晶振電路22323復(fù)位電路22324INTEL8155與AT89S51接口電路23325LED數(shù)碼管顯示電路2333總設(shè)計(jì)原理圖244軟件設(shè)計(jì)255成果展示26總結(jié)27致謝28參考文獻(xiàn)1附錄280C51單片機(jī)并行I/O口的擴(kuò)展1緒論11單片機(jī)概述單片機(jī)是在一片芯片上集成了中央處理器CPU、隨機(jī)儲存器RAM、程序儲存器ROM或EPROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行I/O口等功能器件的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)的特點(diǎn)一是體積小、成本低、運(yùn)用靈活、易于產(chǎn)品化。它能方便的組成各種智能化的控制設(shè)備和儀器；二是面向控制，能針對性的解決從簡單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲得最佳的性能價(jià)格比；三是抗干擾能力強(qiáng)，使用溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠的工作，這是其它類計(jì)算機(jī)無法比擬的；四是可以方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式，使整個控制系統(tǒng)的效率和可靠性大大提高。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度十分驚人。時(shí)至今日，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展地相當(dāng)完善，它已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個獨(dú)特而又重要的分支。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣泛，特別是在電信、家用電器、商用產(chǎn)品、工業(yè)控制、儀器儀表、汽車電子、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信產(chǎn)品、航空航天電子等領(lǐng)域的智能化方面，扮演著極其重要的角色。例如1在2000年，一般美國家用系統(tǒng)中應(yīng)用單片機(jī)的數(shù)量就增加到了226個；自動化辦公室內(nèi)有42個；典型的汽車電子系統(tǒng)中裝有35個，使用的單片機(jī)主要的是8位單片機(jī)。目前，單片機(jī)的產(chǎn)量正以每年27的速度遞增；2據(jù)2001年的資料公布，世界單片機(jī)產(chǎn)量已經(jīng)高達(dá)70億片；中國大陸的單片機(jī)年需求量約為6億片；3一臺微機(jī)系統(tǒng)中約嵌入了10片單片機(jī)；4一輛BMW7系列寶馬轎車中嵌入了63片單片機(jī)?，F(xiàn)代電子系統(tǒng)的基本核心是嵌入式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)（簡稱嵌入式系統(tǒng)，EMBEDDEDSYSTEM），而單片機(jī)就是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。12課題研究背景及意義在當(dāng)今的單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，單片機(jī)的種類層出不窮，功能也越來越強(qiáng)。在單片機(jī)家族的眾多成員中，MCS51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)、高可靠性和高性價(jià)比，占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，并成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流機(jī)型。80C51系列單片機(jī)是MCS51單片機(jī)中一組高性能兼容性單片機(jī)，其功耗低，種類繁多，已占主流地位。在MCS51單片機(jī)屬于一種“通用”的單片機(jī)，片內(nèi)各種資源都是折衷配置的，如片內(nèi)程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器的容量都不大，并行I/O端口的數(shù)量也不多，此外，在有些應(yīng)用中，片內(nèi)定時(shí)器、中斷、串行口等也顯得不夠用，一些功能基本型MCS51沒有，比如A/D轉(zhuǎn)換，D/A轉(zhuǎn)換等。而在設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，如果單片機(jī)內(nèi)部資源不夠使用，就需要對單片機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足實(shí)際需要。MCS51系列單片機(jī)有四個8位并行I/O口（即P0，P1,P2,P3）,通常情況下這四個口均可用作通用I/O口。但在實(shí)際應(yīng)用中，單片機(jī)往往通過P0和P2構(gòu)成擴(kuò)展總線，擴(kuò)展EPRAM、RAM或其它功能芯片，此時(shí)P0口和P2口就不能作為一般的I/O使用，P3口是雙功能口，某些位又經(jīng)常作為第二功能使用，MCS51單片機(jī)可提供給用戶使用的I/O口只有P1口和部分未作第二功能使用的P3口I/O口線。因此，大部分的MCS51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中都需要進(jìn)行I/O口的擴(kuò)展。13設(shè)計(jì)任務(wù)1用帶RAM和計(jì)數(shù)器的并行可編程接口芯片8155與80C51單片機(jī)接口擴(kuò)展并行I/O口。2在擴(kuò)展的I/O口上實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管動態(tài)顯示1、2、3。2核心器件基本結(jié)構(gòu)與工作原理2180C51單片機(jī)80C51系列中，用CHMOS工藝制造的單片機(jī)都采用雙列直插式（DIP）40腳封裝，引腳信號完全相同。圖2180C51系列單片機(jī)引腳圖圖21為引腳圖，這40根引腳大致可分為電源（VCC、VSS、VPP、VPD）、時(shí)鐘（XTAL1、XTAL2）、I/O口（P0P3）、地址總線（P0口、P2口）和控制總線（ALE、RST、）等幾部分。它們的功能簡述如下1電源VCC（引腳號40），芯片電源，接5V；VSS（引腳號20），電源接地端。2時(shí)鐘XTAL1（引腳號19）內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶振的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。XTAL2（引腳號18）內(nèi)部振蕩器的反相放大器輸出端，是外接晶振的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。3控制總線（1）ALE/（引腳號30）正常操作時(shí)為ALE功能（允許地址鎖存），用來把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器。ALE引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時(shí)鐘信號或用于定時(shí)。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）8個LSTTL電路。在8751單片機(jī)EPROM編程期間，此引腳接編程脈沖（功能）。（2）（引腳號29）外部程序存儲器讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）期間，在每個機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。可以驅(qū)動8個LSTTL電路。（3）RST/VPD（引腳號9）復(fù)位信號輸入端。振蕩器工作時(shí)，該引腳上持續(xù)2個機(jī)器周期的高電平可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。此引腳還可接上備用電源。在VCC掉電期間，由向內(nèi)部RAM提供電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。（4）/VPP（引腳號31）為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器的選擇端。當(dāng)為高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲器（PC值小于4K）；當(dāng)為低電平時(shí)，訪問外部程序存儲器。對于87C51單片機(jī)，在EPROM編程期間，此端為21V編程電源輸入端。4I/O線（1）P0口（引腳號3239）單片機(jī)的雙向數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線。在訪問外部存儲器時(shí)實(shí)現(xiàn)分時(shí)操作，先用作地址總線，在ALE信號的下降沿，地址被鎖存；然后用作為數(shù)據(jù)總線。它也可以用作雙向輸入/輸出口。P0口能驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。（2）P1口（引腳號18）準(zhǔn)雙向輸入/輸出口，它能驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。（3）P2口（引腳號2128）準(zhǔn)雙向輸入/輸出口。在訪問外部存儲器時(shí)，用作高8位地址總線。P2口能驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。（4）P3口（引腳號1017）準(zhǔn)雙向輸入/輸出口，它能驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。P3口的第二功能P30RXD串行口輸入端；P31TXD串行口輸出端；P32外部中斷0中斷請求輸入端；P33外部中斷1中斷請求輸入端；P34T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部輸入端；P35T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部輸入端；P36外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號；P37外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號。22帶RAM和計(jì)數(shù)器的可編程并行I/O擴(kuò)展接口81558155芯片內(nèi)具有256RAM、2個8位和1個6位的可編程I/O口、1個14為減法計(jì)數(shù)器，與MCS51單片機(jī)接口簡單，廣泛應(yīng)用于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。221結(jié)構(gòu)和引腳8155有40個引腳，采用雙列直插封裝，圖22給出了8155的引腳分布和內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)框圖。圖228155的引腳分布和內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)框圖1地址/數(shù)據(jù)線（8條）AD0AD7三態(tài)地址/數(shù)據(jù)總線，是低8位地址線和數(shù)據(jù)線的共用輸入總線，常和51單片機(jī)的P0口相連，分時(shí)傳送單片機(jī)和8155直接的地址、數(shù)據(jù)、命令、狀態(tài)信息。當(dāng)ALE1時(shí)，傳送的是地址。2I/O口總線（22條）PA0PA7A口的I/O線用于和外設(shè)之間傳遞數(shù)據(jù),I/O方向由命令字編程設(shè)定；PB0PB7B口的I/O線用于和外設(shè)之間傳遞數(shù)據(jù),I/O方向由命令字編程設(shè)定；PC0PC5C口的I/O線用于和外設(shè)之間傳遞數(shù)據(jù)或A口和B口的狀態(tài)控制信號線，I/O方向由命令字編程設(shè)定；3控制總線（8條）ALE地址鎖存允許信號輸入端，是低8位地址線和數(shù)據(jù)線的共用輸入總線（三態(tài)地址/數(shù)據(jù)總線），高電平有效,常和單片機(jī)的ALE端相連，用于分時(shí)傳送地址數(shù)據(jù)信息，當(dāng)ALE1時(shí)，傳送的是地址。由ALE下降沿將AD0AD7上的地址、/CE及IO/M狀態(tài)鎖存到片內(nèi)鎖存器。因此，單片機(jī)的P0口和8155連接時(shí)，無需外接鎖存器。RAM/IO口選擇0，單片機(jī)選擇8155中的RAM讀/寫，MIO/MIO/AD0AD7上地址為RAM單元地址；1，選擇8155的寄存器或端口，地址分配見表21。表21地址分配/CEI/A7A6A5A4A3A2A1A0所選端口01XXXXX000命令/狀態(tài)寄存器01XXXXX001A口01XXXXX010B口01XXXXX011C口01XXXXX100計(jì)數(shù)器低8位01XXXXX101計(jì)數(shù)器高8位00XXXXXXXXRAM單元片選信號，低電平有效。CE讀信號，控制8155的讀操作。RD寫信號，控制8155的寫操作。WRESET輸入一個大于600MS正脈沖，8155總清零，各I/O口定義為輸入方式。T1、T014位計(jì)數(shù)器輸入輸出。VCC、VSS5V電源和接地。2228155命令和狀態(tài)字8155提供的PA口、PB口、PC口以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都是可編程的。CPU通過寫命令字來對它們的操作，通過讀狀態(tài)字來判別它們的狀態(tài)。命令字和狀態(tài)字寄存器共用一個口地址，命令字寄存器只能寫不能讀。狀態(tài)字寄存器只能讀不能寫。18155命令字格式18155命令字格式如下圖23圖238155命令字格式其中方式1ALT1方式2ALT2為基本I/O方式，A、B、C各口分別用作無條件輸入或輸出?？梢灾苯雍屯庠O(shè)相連，采用“MOVX”類的指令進(jìn)行輸入/輸出操作。方式3ALT3方式4ALT4為選通I/O方式，A、B口分別用作選通輸入或輸出，C口各線規(guī)定為A、B口的聯(lián)絡(luò)線。圖24給出了8155I/O口的邏輯組態(tài)。81558155PC2PC110PC2PC100PC2PC111PC2PC101PAPBPCPAPBPCPAPC0PC1PC2PBPC3PC5PAPC0PC1PC2PBPC3PC4PC5ABCDAALT1BALT2CALT3DALT4INTRABFA/STBAINTRABFA/STBAINTRBBFB/STBB圖248155I/O口的邏輯組態(tài)2選通I/O的組態(tài)對8155命令字的PC2PC1位編程，使A或B口工作在選通方式時(shí)，C口的PC0PC5就被定義為A或B口選通I/O方式的應(yīng)答和控制線。表22C口的控制分配表工作方式PC5PC4PC3PC2PC1PC0ALT1輸入ALT2輸出ALT3輸出/STBABFAINTRAALT4/STBBBFBINTRB/STBABFAINTRA趙德安，單片機(jī)原理與應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2010年1月，163頁38155狀態(tài)字格式8155狀態(tài)字格式如下圖258155狀態(tài)字格式INTRA/INTEB中斷請求標(biāo)志。BFA/BFB口緩沖器空/滿標(biāo)志。BFA/BFB1，表示口緩沖器已裝滿數(shù)據(jù)，可由外設(shè)或單片機(jī)取走；BFA/BFB0，表示口緩沖器為空，可以接受外設(shè)或單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。INTEA/INTEB口中斷允許/禁止標(biāo)志。TIMER計(jì)數(shù)器計(jì)滿標(biāo)志。TIMER1，表示計(jì)數(shù)器的原計(jì)數(shù)初值已計(jì)滿回零；TIMER0，表示計(jì)數(shù)器尚未計(jì)滿。狀態(tài)寄存器和命令寄存器是同一地址，狀態(tài)寄存器只能讀出不能寫入，也就是說，狀態(tài)字只能通過指令MOVXA，DPTR或MOVXA，RI來讀出，以此來了解8155的工作狀態(tài)。D7D6D5D4D3D2D1D0XTIMERINTEBBFBINTRBINTEABFAINTRAA口中斷請求0無中斷1有中斷A口緩沖器0空1滿允許A口中斷0禁止1允許B口中斷請求0無中斷1有中斷B口緩沖器0空1滿允許B口中斷0禁止1允許定時(shí)器中斷0讀狀態(tài)字后或硬件復(fù)位后1有定時(shí)器溢出中斷2238155定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8155定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是一個14位的減法計(jì)數(shù)器。他的技術(shù)初值可設(shè)在0002H3FFFH之間。其技術(shù)速率取決于輸入T1的脈沖頻率。最高可達(dá)4MHZ。8155內(nèi)有兩個寄存器存放操作方式碼和計(jì)數(shù)初值。圖268155定時(shí)器/計(jì)數(shù)器存放格式最高位存放的方式碼決定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的4種操作方式，操作方式選擇及相應(yīng)的輸出波形如表23所示。表23操作方式選擇及相應(yīng)的輸出波形M1M2方式T0腳輸出波形說明00單負(fù)方波寬為N/2個N1/2個（N奇）T1時(shí)鐘周期01連續(xù)方波低電平寬N/2個N偶或N1/2個N奇T1時(shí)鐘周期；高電平寬N/2個N偶或N1/2個N奇T1時(shí)鐘周期，自動恢復(fù)初值10單負(fù)脈沖計(jì)數(shù)溢出一個寬為T1時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖11連續(xù)脈沖每次計(jì)數(shù)溢出時(shí)輸出一個寬為T1時(shí)鐘D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0M2M1T13T12T11T10T9T8T7T6T5T4T3T2T1T0高字節(jié)寄存器低字節(jié)寄存器方式碼計(jì)數(shù)初值N（00023FFFH）周期的負(fù)脈沖并自動恢復(fù)初值使用8155的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器時(shí)，應(yīng)先對它的高低字節(jié)寄存器編程，設(shè)置操作方式和計(jì)數(shù)初值N。然后對命令寄存器編程（命令字最高兩位為1），啟動定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。通過將命令寄存器的最高兩位編程位01或10，可使定時(shí)器/計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)或到定時(shí)器計(jì)數(shù)器溢出時(shí)停止計(jì)數(shù)。224MCS51和8155的接口方法因8155的AD0AD7為三態(tài)雙向的地址/數(shù)據(jù)總線口，內(nèi)部有8位地址鎖存器，故8155能直接和MCS51的P0口（D0D7）相連。圖224即是8155和MCS51的一種接口邏輯。圖278155和MCS51接口電路黃遵熹，單片機(jī)原理接口與應(yīng)用，西北工業(yè)大學(xué)出版社，2002年5月，137頁RAM地址為0000H00FFH。命令/狀態(tài)寄存器為0400H。PA口為0401H，PB口為0402H，PC口為0403H。計(jì)數(shù)器低8位為0404H。計(jì)數(shù)器高8位為0405H。如果使PA口和PB口為基本輸入口，PC為基本輸出口，8155的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器作為方波發(fā)生器，T0輸出方波頻率是T1輸出時(shí)鐘的二十分頻，則初始化子程序如下IN8155MOVDPTR,0404HMOVA,20MOVXDPTR,AINCDPTRMOVA,40HMOVXDPTR,AMOVDPTR,0400HPA口、PB口輸入，PC口輸出MOVA,0CCHMOVXDPTR,ARET23LED顯示器接口LED顯示器是由發(fā)光二級管構(gòu)成的字段組成的顯示器，有8段（含小數(shù)點(diǎn)段）和16段（“米”字）管兩大類，這種顯示器有共陰極和共陽極之分，如圖，共陰極LED顯示器發(fā)光二級管的陰極連接在一起，既可以接地，也可以逐位掃描控制，當(dāng)一個或幾個發(fā)光二級管的陽極為高電平時(shí)相應(yīng)的段被點(diǎn)亮即可以顯示。同樣的，共陽極LED顯示器的陽極連接在一起，陰極為高電平時(shí)被點(diǎn)亮顯示。圖28A）八段數(shù)碼管B）共陰極數(shù)碼管C共陽極數(shù)碼管231LED顯示器的工作原理要使數(shù)碼管顯示指定的字符，對共陰極接法的電路1、共陰極端接低電平。2、要發(fā)光的二極管段加高電平。如圖29所示要顯示數(shù)字5時(shí)的原理圖5V“1”“0”圖29顯示數(shù)字5要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符，必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字型編碼。對照圖上圖，字型碼各位定義如下表24字型碼數(shù)據(jù)線D7D6D5D4D3D2D1D0I/口線P07P06P05P04P03P02P01P00LED段DPGFEDCBA232LED顯示器的顯示方式LED顯示器有靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示兩種形式靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示某個字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或截止。每一個顯示器都需要一個帶有鎖存功能的I/O口控制字形碼。單片機(jī)把要顯示的字符的的字形碼送到接口電路使得顯示器顯示相應(yīng)字符，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形。動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮每個顯示器（動態(tài)掃描），每一位顯示器每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次，但由于人視覺的滯留效應(yīng)，看到的是每個顯示器都在顯示各自的字符。1靜態(tài)顯示方式靜態(tài)顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨(dú)立，公共端恒定接地（共陰極）或接正電源（共陽極）。每個數(shù)碼管的8個字段分別與一個8位I/O口地址相連，I/O口只要有段碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來，并保持不變，直到I/O口輸出新的段碼。采用靜態(tài)顯示方式，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止，較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用CPU時(shí)間少，編程簡單，顯示便于監(jiān)測和控制，但其占用的口線多，硬件電路復(fù)雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場合。圖210靜態(tài)顯示方式如圖211為MC14495芯片作為LED的靜態(tài)顯示器接口的靜態(tài)顯示接口電路。圖211MC14495芯片靜態(tài)顯示2動態(tài)顯示方式為了克服靜態(tài)顯示方式的缺點(diǎn)，節(jié)省I/O口線，人們常常使用動態(tài)顯示方式。它將所有數(shù)碼管的A、B、C、D、E、F、G、SP引線并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，而公共端由另一個I/O口控制。動態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，這種逐位點(diǎn)亮顯示器的方式稱為位掃描。動態(tài)方式顯示時(shí)，各數(shù)碼管分時(shí)輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時(shí)刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時(shí)顯示的感覺。采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時(shí)，CPU要依次掃描，占用CPU較多的時(shí)間。圖212動態(tài)顯示方式常用可編程并行接口芯片8155作為LED動態(tài)顯示器的接口。下圖即為8155芯片作為LED的動態(tài)顯示器接口的動態(tài)顯示接口電路。實(shí)驗(yàn)設(shè)備中8051通過8155接六只共陰極LED顯示器的接口電路。圖中8155的B口經(jīng)8路反相驅(qū)動器74LS240與LED的A、B、C、D、E、F、G、DP相連，A口經(jīng)六路反相驅(qū)動器和各LED控制端G相連，故B口為段選口（字形碼口），A口為位選口（字位碼口），CPU可以通過A口控制各LED是否點(diǎn)亮。圖2138155芯片動態(tài)顯示接口電路3硬件設(shè)計(jì)31元器件列表序號元件名稱規(guī)格數(shù)量用途廠家價(jià)格151單片機(jī)AT89S511個控制核心北京瑞美泰電子科技有限公司11元2晶振12MHZ立式1個晶振電路廣東省虹星星有限公司2元38155H1個I/O擴(kuò)展深圳市天澤恒電子有限公司25元4按鍵1個按鍵電路東莞市信諾電子05元5電解電容22UF/10V1個復(fù)位電路東莞市榮譽(yù)電子1元6瓷片電容30UF瓷片電容2個晶振電路東莞市朗汛電子002元7電阻1K2個復(fù)位電路深圳市諾亞森精密電子1元8共陰極數(shù)碼管1位LED數(shù)碼管3個數(shù)碼管顯示電路深圳市譽(yù)創(chuàng)輝科技1元9電源5V/05A1個提供5V中夏科技有限公司8元10排阻36K2個數(shù)碼管顯示電路深圳市諾亞森精密電子3元表31元器件列表1AT89S5128155H312MHZ晶振4瓷片電容5開關(guān)6電解電容7共陰極數(shù)碼管32單元電路模塊設(shè)計(jì)321單片機(jī)單片機(jī)選用一片AT89S51。AT89S51片內(nèi)有4KB的FLASHROM，可實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)可編程。AT89S51控制引腳EA/VPP的處理對于31腳EA/VPP，當(dāng)接高電平時(shí)，單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部ROM的0000H開始執(zhí)行；當(dāng)接低電平時(shí)，復(fù)位后直接從外部ROM的0000H開始執(zhí)行。本設(shè)計(jì)將程序燒寫到AT89S51內(nèi)部ROM中，因此31腳EA/VPP接高電平。322晶振電路180C51單片機(jī)內(nèi)部有一個振蕩器，其XTALI端和XTAL2端必須外接石英晶體和微調(diào)電容，其中電容C1、C2對振蕩頻率有穩(wěn)定作用；2振蕩器的頻率選擇范圍為1212MHZ。3單片機(jī)也可以使用外部時(shí)鐘。VCCVCCC110UFR21K80C51VSSRST/VPDVCCEAR1C2C3P17XTAL1XTAL2圖31晶振/復(fù)位電路323復(fù)位電路采用具有上電復(fù)位和手動復(fù)位功能的復(fù)位電路，其由電容串聯(lián)電阻并在電容上并接復(fù)位按鍵構(gòu)成，由圖并結(jié)合“電容電壓不能突變“的性質(zhì)可以知道當(dāng)系統(tǒng)一上電或是在復(fù)位按鍵按下后，RST腳均會出現(xiàn)高電平，并且，高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來決定典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以，適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。本設(shè)計(jì)中C1取10UF，R2取1K。324INTEL8155與AT89S51接口電路1P0接8155的地址數(shù)據(jù)線AD0AD7；2單片機(jī)ALE接8155的ALE；38155的與單片機(jī)P27相連接；CE48155的復(fù)位線RESET與單片機(jī)復(fù)位線RESET相連接；58155的和與8051的和一一對應(yīng)相連；RDWRD6和P26相連。MIO/此時(shí)，8155各端口的地址為命令/狀態(tài)口7F00HA口7F01HB口7F02HC口7F03H定時(shí)器低字節(jié)7F04H定時(shí)器高字節(jié)7F05H325LED數(shù)碼管顯示電路8155的PB0PB7接三個共陰極數(shù)碼管的ADP腳，PA0PA2接三個共陰極數(shù)碼管的COM端，B口送段碼，A口送位選通；共陰極數(shù)碼管的ADP管腳分別接上拉電阻提高數(shù)碼管顯示的亮度。33總設(shè)計(jì)原理圖圖32總設(shè)計(jì)接線圖4軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件采用匯編語言編寫，設(shè)計(jì)原理為LED數(shù)碼管動態(tài)掃描，8155初始化時(shí)A口B口設(shè)置為輸出口，R5中裝查表項(xiàng)數(shù)0，R3中為位選通碼,采用查表法查出段碼，送8155的B口，A口送LED數(shù)碼管位選通碼，延時(shí)，在最左邊的數(shù)碼管上顯示0；查表項(xiàng)數(shù)加1，位選通左移，查出段碼送8155的B口，位選通碼送A口，延時(shí)，在中間的數(shù)碼管上顯示1，三個數(shù)碼管輪流顯示一遍后，再從頭開始，循環(huán)往復(fù)。5成果展示總結(jié)本畢業(yè)設(shè)計(jì)從選題，撰寫開題報(bào)告，基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)，軟硬件設(shè)計(jì)，到實(shí)物制作和畢業(yè)論文的書寫都遇到了種種問題，但通過老師的指導(dǎo)和自己上網(wǎng)查詢資料，問題都得到了解決。所以